一、添加剂概述
添加剂的用量一般在0.1%至2.0%之间,加入颜料中用以改进颜料的各种性质,如调节粘度、防沉淀结皮、加速干燥、防失水、抑泡消泡、改善触变性、防浮色发花、消除结块、防霉抗菌、改进流动和流平、调节光泽、提高稳定性、改进刷涂性、提高遮盖力等。
二、添加剂性能作用
1.触变性
触变性是涂料在搅动和紧接着的静止中所进行的胶状-液体-胶状过程的性质。涂料在静止时通常是固体或胶状形态,但在搅动后会变成流动性很好的物质,这种情形可以通过不滴落的涂料来显出。涂料在刷子上形成胶状,不会在刷子上流动或滴下来,刷动时则成为液体状,可以平刷的很好,刷涂后在施工表面上形成胶状,防止下垂或坠块。
增加底质和膨胀的剂料,可以变动颜料在基料中的溶解特性,从而赋予粘流性质,如膨润土、特种的碏状有机化合物、胺类肥皂等。
2.凝胶和成肝化
用来表示涂料、喷漆或瓷漆在老化后结成固体的能力,实际上是表示固体在液体中的分散情形,尽管具有固体性质,但仍保持相当量的液体。之所以有凝胶或肝化现象,是因为颜料和基料的反应,如碱性颜料(氧化锌、白铅或红铅)在酸性基料中研磨。
氧化橡胶漆在罐藏中有时会形成胶状,可以通过添加少量的氯环氧丙烷添加剂以防止这一情形的发生。
3.结块或消块
大部分产生结块(絮状)的剂料是过度聚合的液体,趋向于减低基料的润湿性能,到某一程度时会使颜料从分散相中沉淀。在制造涂料时,如果粘度太低,可以加些过聚合油料,如TroykydBodying和PuffingAgent2lBA、Nuodex’sNuvisB等,可以使粘度到所需要的程度。另一方面,如果涂料粘度过大,在涂料中会肿粒,在施工应用时会产生似乎含有砂子的粗糙薄膜,在此情形下需要加消块剂,如润湿剂即可有效的消除结块。
4.润湿
可以使用润湿剂来控制体系的粘度,润湿剂帮助基料润湿颜料,同时降低涂料的粘度。润湿剂还可以改善光泽度和保持光亮度,使得在涂料体系中能够加入更多的颜料,同时还能改善涂料的流平性和防制产生肿粒。常用的润湿剂有环烷酸锌盐、松脂酸锌盐、蛋黄素等。
所有的颜料在生产过程的不同阶段都有被水润湿的可能,并且颜料在空气中或多或少的会吸收潮气,因此对于颜料颗粒,其被涂料基料所润湿的相对容易程度是首先碰到的问题。给出一个典型的例子,白铅是一种被干性油比被水还容易润湿的颜料,把亚麻油混合在粘稠的白铅水浆中,到某一程度时,白铅浆中的大部分的水为油所替代而可从油质浆中倾倒出。
对高遮盖力颜料和扩展剂颜料润湿程度的评价,可有下列三种情形:
(1)颜料快速散注到亚麻油中,颜料水浆中高含量的水份被替代;
(2)颜料在颜料浆中为油料所吸取,但并不驱走任何水份;
(3)颜料在颜料浆中并不吸收任何油量。
5.沉积
在极端情形下,沉积又称作结块,表示涂料中的固体(通常是颜料)或部分固体从涂料基料中分离出,落在容器的底部。当情形不严重时,这些沉积物很容易被搅动,重复分散在基料中,这叫做“轻度沉积”;如果很难再次分散,则叫做“结块”。为改善这些情形,可加入某些增稠剂,其中最常用的是硬脂酸铝盐。
6.结皮和干燥
涂料曝露在空气中,会在表面形成一层皮,其原因通常是由于干燥,即氧化和聚合作用。消除此现象最有效的方法是加入抗氧化剂,通常称为抗结皮剂。和结皮相对的是干燥,实际上,某些不需要干燥剂的涂装体系可通过蒸发进行干燥,如喷漆和许多乳浆涂料。干燥过程是氧化或聚合,或二者同时完成,通常需要加入干燥剂,一般为金属皂。有一种1,10-菲咯啉不含皂,但他们本身非常有效,也经常与钴和锰皂干燥剂一起使用。金属皂的金属离子可以为钴、钙、锰、铅、铁和锆,用来和金属反应成皂的重要酸类有环烷酸、高油脂肪酸。这些皂类必须可溶于油才能起到干燥剂的作用。
在涂料中,钴皂是最强有力的干燥剂,它们主要是加速薄膜的氧化,对于聚合作用则很少有影响。铅并不是有效的氧化触媒,但却是非常好的能加速薄膜聚合作用的触媒。所以钴和铅加起来,可以产生一种完全干燥的薄膜。钙干燥剂几乎没有毒性,所以可使用钴和钙制造无毒的干燥剂,而不能使用钴-铅干燥剂。
7.老化失干
所谓“老化失干”是指涂料在最初制造时的干燥情况很好,但储藏后在容器中老化,损失了它们的干燥速度。这一损失过程可能非常慢,有时要经过几个月或更多的时间,但有时失去干燥性可能只需两至三星期。
颜料中如炭黑、波斯蓝、二氧化钛、某些有机红,以及其它一些颜料,最初的干燥情况很满意,但经过几星期或几个月后就失去了干燥性能,使得原来4小时可以干燥的涂料,甚至超过4天还不干燥。消除这一问题,可以采用所谓的“干燥剂吸收”方法,基于的原理是这些颜料趋向于吸收干燥剂。但当涂料中含有一定浓度的非活性金属时,颜料吸收干燥剂的情形会被抑制,其原因目前仍不清楚。适当的铅复合物是有效的干燥剂之一,在涂料中慢慢的溶解并同时释放出铅。
8.发泡现象
一般是水性涂料才会产生泡沬或发泡,但在某些溶剂型涂料中也有这种严重的问题,特别是在工艺的最后加工阶段。所谓发泡,是指稳定的泡沬因为搅动、吸收空气、煮沸以及其它原因,在气-液界面产生气泡,去泡有时需要几天甚至几个月。当涂料制成后,可在制漆锅中保存2~3天来解决这一问题,但这样会严重影响到工厂的生产计划。低粘度的涂料会减少发泡,升高温度也可以帮助去除泡沬,但最实际的方法还是使用消泡剂,消泡剂有降低表面张力的作用,可以快速的消除涂料中的泡沫。
9.颜料的研磨
除了在钢珠磨机中,对颜料进行研磨很少甚至不会使颗粒变小,而只是使颗粒结块分离成为小块,最理想的情况是成为单一颗粒,易于为基料所润湿。
涂料基料润湿颜料是破坏颜料颗粒间的粘合力,帮助基料润湿每个单一的颗粒,使颜料和基料间紧密的接触和附合,同时降低颜料颗粒间的粘合力以避免再次形成结块。添加剂可以改进研磨性质,增进基料的润湿特性,使原来润湿性不好的基料变成润湿性优良的基料。这些添加剂也可以使颜料的添加量增加,从而提高产量。
10.不透明度或遮盖能力
遮盖能力是颜料的重要性质之一,和颜料的折射率有密切关系,但也受颜料的颗粒大小、颜料容积浓度(PVC)、分散程度,以及颜料与基料或涂料液体折射率之间差别的影响。
测量遮盖力有许多方法,工业上常用的、比较简单和方便的方法是对比率法。在大部分的遮盖力试验中,具有对比率>98%的可称作完全遮盖。
所谓对比率,是指一个白色物体的反射率与一个黑色物体的反射率之间的比率。在涂料领域中,通常以反射率约80%的白板作为对比率的标准。
11.发霉和生菌抵抗力
霉菌和真菌可以从各种有机物质中得到养料,有些细菌会在涂料薄膜中生长,而使得薄膜变黑、变绿,或产生其它形式的褪色;有些细菌则生长在涂料薄膜内,或进入薄膜中,实际上破坏了涂料薄膜,甚至还会破坏和侵袭木质基材。
防霉剂或杀菌剂通常可以防止霉菌在涂料表面的生长。霉菌的生长和气候有关,潮湿是霉菌生长的必需条件,因而潮湿气候对霉菌的生长有利。以氧化锌作杀菌剂,可以有效的控制霉菌。但最有效的、在各种情况下都可以用作防霉剂的是苯基汞化物,一般是十八烯酸、丁二酸、环烷酸和乙酸盐类的形式。使用汞化物的主要问题是涂料制造时的处理和环境污染问题,所以要限定此类防霉剂的用量并尽量减少处理手续、减少和皮肤接触的机会。